專利名稱：機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能在機(jī)載設(shè)備高頻開關(guān)電源的輸入端出現(xiàn)瞬態(tài)尖峰或浪涌 時，對電源實(shí)施保護(hù)的裝置，屬保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機(jī)載設(shè)備一般都配備有DC-DC高頻開關(guān)電源，它將供電設(shè)備(一般為整流器、電池 組或直流發(fā)電機(jī))輸出端的電壓轉(zhuǎn)換為機(jī)載設(shè)備所需的直流電壓。在DC-DC高頻開關(guān)電源 輸入端可能出現(xiàn)由線路串入的電壓尖峰、高幅值的浪涌電壓和DC-DC電源內(nèi)部的輸入電容 引起的浪涌電流，這些因素可引起DC-DC高頻開關(guān)電源損壞。電壓尖峰的特性是電壓幅值 高、維持時間短、能量小，可造成高頻開關(guān)MOS管高壓擊穿損壞，同時可通過電源內(nèi)部的高 頻變壓器耦合到次級，竄入DC-DC高頻開關(guān)電源的負(fù)載和用戶的用電設(shè)備，造成用電設(shè)備 故障。開機(jī)浪涌電流是在DC-DC高頻開關(guān)電源上電時，輸入電壓給輸入濾波電容充電形成 的，輸入濾波電容的端電壓在上電前是零，在加上輸入電壓時產(chǎn)生很大的充電電流，此電流 可造成直流發(fā)電機(jī)過功率保護(hù)動作、輸入保險損壞等故障。過壓浪涌的特點(diǎn)是電壓較高、維 持時間長、能量大，可造成DC-DC高頻開關(guān)電源輸入濾波電容、高頻開關(guān)MOS管的擊穿損壞， 輸入過壓保護(hù)停止工作等故障。因此，設(shè)計(jì)一種直流電源輸入保護(hù)器，使DC-DC高頻開關(guān)電源能夠安全、可靠地工 作，是本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全的機(jī) 載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器。本實(shí)用新型的目的是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，它包括瞬態(tài)抑制二極管、功率MOS管、自舉 升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態(tài)抑制二極管并接在輸入設(shè)備的輸出端，所述功率MOS 管串接在輸入設(shè)備與高頻開關(guān)電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。上述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，所述自舉升壓電路由NE555芯片、穩(wěn)壓管、 二極管、電阻、電容組成，所述NE555芯片接成定時振蕩器，其3腳輸出的自舉電壓信號依 次經(jīng)第一電阻、第一電容、第一二極管和第二電阻接接功率MOS管的柵極，第二電容接地； 第二二極管和第一穩(wěn)壓管的陰極分別接第一二極管的陽極和陰極，其陽極均連接功率MOS 管的輸出電壓端。上述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，所述反饋控制電路由TL431精密電壓基準(zhǔn) 芯片、穩(wěn)壓管、電阻、電容組成，所述TL431精密電壓基準(zhǔn)芯片的陽極接地，陰極經(jīng)第二電阻 接于功率MOS管的柵極，第三電阻和第四電阻接成串聯(lián)分壓電路，連接于功率MOS管的輸出 電壓端，其串接點(diǎn)輸出的反饋電壓信號接TL431精密電壓基準(zhǔn)芯片的控制極，第二穩(wěn)壓管和第三電容并接在第四電阻上。上述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，所述自舉升壓電路的供電電路由第三穩(wěn)壓 管、第四電容和第五電阻組成，所述第三穩(wěn)壓管和第五電阻串接成穩(wěn)壓電路后接于功率MOS 管的輸入電壓端，第三穩(wěn)壓管的輸出電壓接NE555芯片的4腳和8腳，第四電容是濾波電容。本實(shí)用新型采用瞬態(tài)抑制二極管與DC-DC高頻開關(guān)電源的輸入濾波電容相配合， 消除瞬態(tài)電壓尖峰對DC-DC高頻開關(guān)電源的影響。自舉升壓電路可使功率MOS管的柵極電 壓緩慢上升，從而抑制了開機(jī)浪涌電流；反饋控制電路與功率MOS管構(gòu)成串聯(lián)穩(wěn)壓電路，將 DC-DC高頻開關(guān)電源的輸入端電壓鉗定在正常范圍內(nèi)。本實(shí)用新型可以吸收電壓尖峰、抑制開機(jī)浪涌電流、鉗定過壓浪涌，確保DC-DC高 頻開關(guān)電源輸入端無電壓尖峰干擾，輸入電壓、開機(jī)浪涌電流均在允許范圍內(nèi)，保證DC-DC 高頻開關(guān)電源安全、可靠地工作。

圖1是本實(shí)用新型的電原理框圖；圖2是電原理圖。圖中各標(biāo)號為IC1、NE555芯片；VT1、功率MOS管；DWl DW3、第一 第三穩(wěn)壓管； DW4、瞬態(tài)抑制二極管；Tl、精密電壓基準(zhǔn)芯片；D1、第一二極管；D2、第二二極管；CO、DC-DC 高頻開關(guān)電源輸入濾波電容；Cl C7、第一 第七電容；Rl R7、第一 第七電阻。
具體實(shí)施方式
參看圖1，本實(shí)用新型接在輸入設(shè)備與DC-DC高頻開關(guān)電源之間，其電路簡單，應(yīng) 用方便，主要功能是抑制尖峰電壓、限制開機(jī)浪涌電流、鉗定浪涌電壓。輸入設(shè)備是直流發(fā) 電機(jī)、電池組或高頻開關(guān)整流器，當(dāng)出現(xiàn)電壓瞬時電壓尖峰時，瞬態(tài)抑制二極管DW4動作， 吸收尖鋒電壓，剩余殘壓被DC-DC高頻開關(guān)電源輸入濾波電容CO吸收。當(dāng)DC-DC高頻開關(guān) 電源上電時，低壓功率MOS管關(guān)斷，輸入電壓給自舉升壓電路供電，產(chǎn)生低壓功率MOS管柵 極驅(qū)動電壓，該電壓受控緩慢上升，使低壓功率MOS管經(jīng)放大區(qū)給DC-DC高頻開關(guān)電源輸 入濾波電容CO充電，限制輸入電容的充電電流，充電結(jié)束后低壓功率MOS管飽和導(dǎo)通，功率 MOS管工作于放大區(qū)的時間可以設(shè)定。當(dāng)出現(xiàn)浪涌電壓時，反饋控制電路拉低功率MOS管的 柵極電壓，將DC-DC高頻開關(guān)電源的輸入端電壓穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值，從而鉗定了浪涌電 壓。參看圖2，DW4是瞬態(tài)抑制二極管，輸入端的電壓尖峰，被DW4吸收，電壓尖峰的殘 壓被DC-DC高頻開關(guān)電源輸入濾波電容CO吸收。輸入電壓經(jīng)第五電阻R5限流、第三穩(wěn)壓管 DW3穩(wěn)壓后給NE555芯片ICl供電，NE555與R6、R7、C5、C7構(gòu)成定時振蕩器，該芯片3腳電 壓緩慢上升，功率MOS管VTl的柵極控制電壓為C2充電，VTl功率MOS管由截止區(qū)進(jìn)入放大 區(qū)，在此期間輸入電壓給DC-DC高頻開關(guān)電源輸入濾波電容CO充電，限制輸入浪涌電流，輸 入電容充電完成后功率MOS管VTl飽和導(dǎo)通呈低阻，由于功率MOS管飽和導(dǎo)通阻抗很小，輸 入電壓在功率MOS管VTl上的壓降也很小，不會產(chǎn)生太大的損耗和熱量。Tl是TL431精密 電壓基準(zhǔn)芯片，R3、R4組成電壓反饋網(wǎng)絡(luò)，功率MOS管是電壓調(diào)整器件，這幾部分組成串聯(lián)穩(wěn)壓電路，當(dāng)出現(xiàn)浪涌電壓時，CO兩端電壓UO升高，使Tl的控制極電壓UR上升，UR與Tl 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓2. 5Vdc比較，當(dāng)UR電壓大于2. 5Vdc時，Tl的陰極電壓UK降低，功率MOS管 柵極電壓降低，經(jīng)功率MOS管調(diào)整使CO兩端電壓UO穩(wěn)定在設(shè)定值，從而鉗定了浪涌電壓。
權(quán)利要求一種機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，其特征是，它包括瞬態(tài)抑制二極管(DW4)、功率MOS管(VT1)、自舉升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態(tài)抑制二極管(DW4)并接在輸入設(shè)備的輸出端，所述功率MOS管(VT1)串接在輸入設(shè)備與高頻開關(guān)電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，其特征在于，所述自舉升壓 電路由NE555芯片(IC1)、穩(wěn)壓管、二極管、電阻、電容組成，所述NE555芯片(ICl)接成定時 振蕩器，其3腳輸出的自舉電壓信號依次經(jīng)第一電阻(Rl)、第一電容(Cl)、第一二極管(Dl) 和第二電阻(R2)接功率MOS管(VTl)的柵極，第二電容(C2)接地；第二二極管(D2)和第 一穩(wěn)壓管(DWl)的陰極分別接第一二極管(Dl)的陽極和陰極，其陽極均連接功率MOS管的 輸出電壓端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，其特征在于，所述反饋 控制電路由TL431精密電壓基準(zhǔn)芯片(Tl)、穩(wěn)壓管、電阻、電容組成，所述TL431精密電壓 基準(zhǔn)芯片(Tl)的陽極接地，陰極經(jīng)第二電阻(R2)接于功率MOS管(VTl)的柵極，第三電阻 (R3)和第四電阻(R4)接成串聯(lián)分壓電路，連接于功率MOS管的輸出電壓端，其串接點(diǎn)輸出 的反饋電壓信號接TL431精密電壓基準(zhǔn)芯片(Tl)的控制極，第二穩(wěn)壓管(DW2)和第三電容 (C3)并接在第四電阻(R4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，其特征在于，所述自舉升壓 電路的供電電路由第三穩(wěn)壓管(DW3)、第四電容(C4)和第五電阻(R5)組成，所述第三穩(wěn)壓 管(DW3)和第五電阻(R5)串接成穩(wěn)壓電路后接于功率MOS管的輸入電壓端，第三穩(wěn)壓管 (DW3)的輸出電壓接NE555芯片(ICl)的4腳和8腳，第四電容(C4)是濾波電容。
專利摘要一種機(jī)載設(shè)備直流電源輸入端保護(hù)器，用于提高開關(guān)電源的可靠性。其技術(shù)方案是，它包括瞬態(tài)抑制二極管、功率MOS管、自舉升壓電路和反饋控制電路，所述瞬態(tài)抑制二極管并接在輸入設(shè)備的輸出端，所述功率MOS管串接在輸入設(shè)備與高頻開關(guān)電源之間，其柵極接自舉升壓電路和反饋控制電路的輸出端。本實(shí)用新型可以吸收電壓尖峰、抑制開機(jī)浪涌電流、鉗定過壓浪涌，確保DC-DC高頻開關(guān)電源輸入端無電壓尖峰干擾，輸入電壓、開機(jī)浪涌電流均在允許范圍內(nèi)，保證DC-DC高頻開關(guān)電源安全、可靠地工作。
文檔編號H02M1/32GK201717779SQ20102017260
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者劉松松, 張?？? 李占尊, 梁濤, 王京民, 王樹貴, 甄雪朋, 管恩懷, 葛鵬, 蔡鼎, 陳云雪, 韓玉杰 申請人:石家莊國耀電子科技有限公司;深圳市國耀電子科技有限公司